Astronomowie odkryli czarne dziury w galaktyce Andromedy za pomocą nowej techniki poszukiwania. Galaktyka w Andromedzie jest najbliższą nam galaktyką spiralną odległą o 2,5 miliona lat świetlnych.

Doktorzy Robin Barnard, Ulrich Kolb i Carole Haswell z Open Uniwersity oraz dr Julian Osborne z University of Leicester użyli teleskopu Europejskiej Agencji Kosmicznej XMM-Newton, który jest orbitującym obserwatorium promieniowania X, do zaobserwowania potencjalnych czarnych dziur, przyczajonych w systemach podwójnym znanych jako mało masywne systemy podwójne promieniowania X (LMXB).

Większość LMXB składa się z gwiazdy neutronowej połączonej z normalną gwiazdą podobna do naszego Słońca. Ale niektóre systemy mają zamiast gwiazdy neutronowej czarną dziurę i trudno jest odróżnić, jaki jest właściwie ten drugi składnik. Obecnie dzięki identyfikacji pojedynczych sygnatur w promieniowaniu X, które te systemy emitują astronomowie uważają, że potrafią odróżnić czy mniejsza gwiazda jest na tyle masywna by być czarną dziurą. Dr Bernard opisywał owocne polowanie grupy naukowców w Galaktyce Andromedy na te rzadkie gwiezdne dziury podczas spotkania RAS National Astronomy Meeting na Open University w czwartek 30 marca.

Astronomowie ostrożnie odnoszą się do swojego odkrycia, mówiąc o znalezieniu kandydatów na czarne dziury. „Czarne dziury są nieuchwytnymi potworami. Nie możemy zaobserwować ich wprost, ale tylko za pomocą efektów, które wywołują na towarzyszących im gwiazdach lub w gazie wokół nich” – powiedział dr Barnard. Na przykład w LMXB materia z gwiezdnego towarzysza opada po spirali na czarną dziurę lub na gwiazdę neutronową. Podczas tego procesu materia podgrzewa się do milionów stopni i wypromieniowuje promieniowanie X. „Jeżeli czarne dziury istnieją, to 10 ze wskazanych przez nas źródeł promieniowania X ma duże szanse być czarnymi dziurami” – powiedział Barnard. Astronomowie są bardzo zadowoleni ze swojego znaleziska, ponieważ układy LMXB są bardzo rzadkie. Znalezienie 10 źródeł zabrało im 18 miesięcy, w porównaniu z dekadami w ciągu których znaleziono zaledwie 10 kandydatów na czarne dziury w Drodze Mlecznej.

Inna cechą tych gwiezdnych źródeł promieniowania X jest interesująca metoda ich odkrywania. Chociaż kandydaci na czarne dziury w systemach LMXB zostali zidnetyfikowani w galaktykach poza Drogą Mleczną przez astronomów wykorzystujących również inne techniki, tamte źródła musiały zmieniać się znacznie, przynajmniej ze współczynnikiem 10 albo większym. „Osiem z dziesięciu źródeł, które zidentyfikowaliśmy, okazały się być stale jasne – i jest to pierwszy przypadek takich LMBX znaleziony gdziekolwiek, włączając w to naszą galaktykę” – wyjaśnia dr Barnard.

Technika stosowana przez grupę do zidentyfikowania LXMB zawierających czarne dziury szuka charakterystycznych oznak w emisji promieniowania X, które wskazują, że materiał w systemie jest transformowany względnie wolno. Systemy z czarnymi dziurami posiadają tą sygnaturę, ale są znacznie jaśniejsze niż systemy zawierające gwiazdy neutronowe. Naukowcy stwierdzili, że znalezione LXMB wykorzystują mniej niż 10 procent swojej teoretycznej mocy, gdy zmienność ta jest obserwowana. Można dzięki temu oszacować masę gwiazd w systemie. Jeżeli jej masa przekracza trzykrotnie masę Słońca, to jest zbyt duża jak na gwiazdę neutronową i obiekt taki jest w większości przypadków czarną dziurą. Oczywiście inne powody dużego blasku tego obiektu muszą być sprawdzone zanim obiekt taki ostatecznie zostanie uznany za czarną dziurę.

Biorąc pod uwagę ogromnyme możliwości teleskopu XMM-Newton, grupa naukowców przewiduje, że będzie można odkrywać gwiezdne czarne dziury w galaktykach dalszych niż Andromeda, a także poszukać dotychczas przeoczonych czarnych dziur w naszej Galaktyce.